CN108640627A - 一种高强度耐腐蚀加气砖及其制备方法 - Google Patents

一种高强度耐腐蚀加气砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐腐蚀加气砖及其制备方法，其中加气砖的制备方法包括：将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，研磨加入自来水，搅拌均匀得到浆料；将改性植物纤维加入去离子水，超声分散，再加入改性碳纳米管，加热搅拌，边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，得到混合浆料；将上述浆料和混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体，然后进行蒸气养护得到加气砖。本发明通过添加改性植物纤维、改性碳纳米管，改善加气砖的微孔结构和容量，增加加气砖的强度，提高加气砖的韧性；同时羟乙基纤维素，纳米氧化锌，聚芳基醚酮，增加加气砖的抗菌耐腐蚀性。

Description

一种高强度耐腐蚀加气砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建材领域，尤其涉及一种高强度耐腐蚀加气砖及其制备方法。
背景技术
加气砖是通过高温蒸压设备工艺生产的加气砖砌块，即采用包括蒸压在内的其他各种工艺生产的砖品，它的独特之处在于它是一种非常轻型的保温隔热的新型建筑墙材。加气砖最大优势就是节约土地资源，不用浪费大量的耕地，其原料取材广泛，灰沙，矿渣，粉煤灰和煤矸石等等都是做加气砖的原材料，将原料混合成砂浆后，再经过成型工艺制成加气砖。
加气砖具有重量轻、保温隔热性能好、抗震能力强、加工性能好、隔音性能好等优势。现如今的加气砖在原料成本上较高，很多加气砖由于密度较小，且其中具有较多的气孔，导致其在强度上略有欠缺，抗压强度低、抗风化性差、致使耐久性差，寿命短；且随着建筑行业的发展，对加气砖的强度、密度、耐腐蚀性等要求越来越高，因此研究高强度、耐腐蚀、性能更优异的加气砖具有重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种高强度耐腐蚀加气砖及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高强度耐腐蚀加气砖，以重量份计，包括如下原料：石膏粉40-60份，废旧陶瓷粉30-50份，硅藻土30-40份，膨胀蛭石20-30份，无机凝胶10-20份，改性植物纤维10-15份，改性碳纳米管8-15份，羟乙基纤维素5-10份，纳米氧化锌5-10份，聚芳基醚酮1-5份，水适量。
优选的，所述高强度耐腐蚀加气砖，以重量份计，包括如下原料：石膏粉50份，废旧陶瓷粉45份，硅藻土35份，膨胀蛭石25份，无机凝胶15份，改性植物纤维12份，改性碳纳米管10份，羟乙基纤维素8份，纳米氧化锌6份，聚芳基醚酮3份，水190份。
优选的，所述改性植物纤维中的植物纤维包括黄麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、蕉麻纤维中的一种或多种；所述改性植物纤维通过如下方法制备所得：将植物纤维放入质量分数为10-15％的柠檬酸溶液中超声清洗5-10分钟，用水清洗、干燥；将干燥后的植物纤维加入到表面改性剂中，在50-80℃反应5-15分钟，清洗、干燥，即得改性植物纤维。
其中，优选的，所述表面改性剂按重量份计，由以下组分的原料组成：15-20份聚乙烯醇，10-20份环糊精，10-15份聚乙烯亚胺，100-200份无水乙醇。
优选的，所述改性碳纳米管包括如下重量份的原料：碳纳米管60-80份、滑石粉40-60份、十六烷基三甲基溴化钠15-20份，环糊精10-20份、对甲苯磺酸10-20份。
优选的，所述改性碳纳米管通过以下方法制备所得：
a、将60-80重量份的碳纳米管加入到浓度为98％的浓硫酸溶液中，在60-80℃下反应1-2小时，离心过滤，用蒸馏水清洗至pH为5-6；
b、按重量份加入滑石粉、环糊精、对甲苯磺酸，搅拌混合20-40分钟，再加入十六烷基三甲基溴化钠继续搅拌反应10-20分钟，过滤、洗涤、干燥，即得所述改性碳纳米管。
本发明的另一目的是提供一种高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，送入球磨机中研磨成100-200目颗粒，加入总量0.5-1倍自来水，搅拌均匀得到浆料；
(2)按重量份将改性植物纤维加入3-5倍量的去离子水，超声分散10-20分钟，然后按重量份加入改性碳纳米管，加热搅拌反应20-40分钟，得到混合悬浮液，按重量份边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，继续反应30-60分钟，得到混合浆料；
(3)将步骤(1)中的浆料和步骤(2)中的混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体；
(4)将砖胚体放入蒸养室进行抽真空，然后通入蒸汽1.5-2小时，使蒸养室内的温度升至160-190℃，压力达到14-16MPa，保持恒定7-9小时；
(5)从蒸养室中均匀地放出蒸汽，使蒸养室内的温度降至70℃以下，出釜，放置28-30天即得。
优选的，步骤(2)中所述超声频率为20-50kHz，搅拌速度为300-800r/min。
优选的，步骤(2)中所述加热温度为60-80℃。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、本发明选用了独特的成分，并对其含量进行合理的配比，使制备的加气砖具有高强度、耐腐蚀性能强，使用寿命长。
2、本发明配方中添加改性植物纤维，通过表面改性剂对植物纤维进行表面处理，提高植物纤维的强度和韧性，将改性后的植物纤维添加到制备加气砖的原料中，提高加气砖的断裂韧性，在加气砖收到外界冲击作用时，植物纤维具有很好的韧性，可以承受冲击力，提高抗压强度，从而提高加气砖的强度。
3、本发明配方中添加改性碳纳米管，将碳纳米管进行酸化处理后，再对其进行改性处理，增加了加气砖的强度、韧性和耐腐蚀性，同时还减轻了加气砖的重量，增加了抗震性能。
4、本发明通过添加改性植物纤维、改性碳纳米管，改善加气砖的微孔结构和容量，增加加气砖的强度，提高加气砖的韧性；同时羟乙基纤维素，纳米氧化锌，聚芳基醚酮，增加加气砖的抗菌耐腐蚀性。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种高强度耐腐蚀加气砖，以重量份计，包括如下原料：石膏粉40份，废旧陶瓷粉30份，硅藻土30份，膨胀蛭石20份，无机凝胶10份，改性黄麻纤维10份，改性碳纳米管8份，羟乙基纤维素5份，纳米氧化锌5份，聚芳基醚酮1份，水适量；
其中，改性黄麻纤维通过如下方法制备所得：将黄麻纤维放入质量分数为10％的柠檬酸溶液中超声清洗10分钟，用水清洗、干燥；将干燥后的黄麻纤维加入到表面改性剂中，在50℃反应15分钟，清洗、干燥，即得改性黄麻纤维；其中，表面改性剂按重量份计，由以下组分的原料组成：15份聚乙烯醇，10份环糊精，10份聚乙烯亚胺，90份无水乙醇；
其中，改性碳纳米管通过以下方法制备所得：
a、将60重量份的碳纳米管加入到浓度为98％的浓硫酸溶液中，在60℃下反应2小时，离心过滤，用蒸馏水清洗至pH为5-6；
b、加入40重量份滑石粉、10重量份环糊精、10重量份对甲苯磺酸，搅拌混合20分钟，再加入15重量份十六烷基三甲基溴化钠继续搅拌反应10分钟，过滤、洗涤、干燥，即得所述改性碳纳米管。
一种高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，送入球磨机中研磨成100-200目颗粒，加入总量0.5倍自来水，搅拌均匀得到浆料；
(2)按重量份将改性黄麻纤维加入3倍量的去离子水，超声分散10分钟，然后按重量份加入改性碳纳米管，加热搅拌反应40分钟，得到混合悬浮液，按重量份边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，继续反应30分钟，得到混合浆料；
(3)将步骤(1)中的浆料和步骤(2)中的混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体；
(4)将砖胚体放入蒸养室进行抽真空，然后通入蒸汽1.5小时，使蒸养室内的温度升至160℃，压力达到14MPa，保持恒定7小时；
(5)从蒸养室中均匀地放出蒸汽，使蒸养室内的温度降至70℃以下，出釜，放置28-30天即得。
实施例2
一种高强度耐腐蚀加气砖，以重量份计，包括如下原料：石膏粉50份，废旧陶瓷粉45份，硅藻土35份，膨胀蛭石25份，无机凝胶15份，改性苎麻纤维12份，改性碳纳米管10份，羟乙基纤维素8份，纳米氧化锌6份，聚芳基醚酮3份，水190份；
其中，改性苎麻纤维通过如下方法制备所得：将苎麻纤维放入质量分数为12％的柠檬酸溶液中超声清洗10分钟，用水清洗、干燥；将干燥后的苎麻纤维加入到表面改性剂中，在60℃反应10分钟，清洗、干燥，即得改性苎麻纤维；其中，表面改性剂按重量份计，由以下组分的原料组成：18份聚乙烯醇，15份环糊精，12份聚乙烯亚胺，150份无水乙醇；
其中，改性碳纳米管通过以下方法制备所得：
a、将70重量份的碳纳米管加入到浓度为98％的浓硫酸溶液中，在70℃下反应1.5小时，离心过滤，用蒸馏水清洗至pH为5-6；
b、加入50重量份滑石粉、15重量份环糊精、15重量份对甲苯磺酸，搅拌混合30分钟，再加入15重量份十六烷基三甲基溴化钠继续搅拌反应20分钟，过滤、洗涤、干燥，即得所述改性碳纳米管。
一种高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，送入球磨机中研磨成100-200目颗粒，加入总量0.5倍自来水，搅拌均匀得到浆料；
(2)按重量份将改性苎麻纤维加入3倍量的去离子水，超声分散15分钟，然后按重量份加入改性碳纳米管，加热搅拌反应30分钟，得到混合悬浮液，按重量份边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，继续反应50分钟，得到混合浆料；
(3)将步骤(1)中的浆料和步骤(2)中的混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体；
(4)将砖胚体放入蒸养室进行抽真空，然后通入蒸汽2小时，使蒸养室内的温度升至180℃，压力达到15MPa，保持恒定7-9小时；
(5)从蒸养室中均匀地放出蒸汽，使蒸养室内的温度降至70℃以下，出釜，放置28-30天即得。
实施例3
一种高强度耐腐蚀加气砖，以重量份计，包括如下原料：石膏粉60份，废旧陶瓷粉50份，硅藻土40份，膨胀蛭石30份，无机凝胶20份，改性剑麻纤维15份，改性碳纳米管15份，羟乙基纤维素10份，纳米氧化锌10份，聚芳基醚酮5份，水230份；
其中，改性剑麻纤维通过如下方法制备所得：将剑麻纤维放入质量分数为15％的柠檬酸溶液中超声清洗5分钟，用水清洗、干燥；将干燥后的剑麻纤维加入到表面改性剂中，在80℃反应5分钟，清洗、干燥，即得改性剑麻纤维；其中，表面改性剂按重量份计，由以下组分的原料组成：20份聚乙烯醇，20份环糊精，15份聚乙烯亚胺，200份无水乙醇；
其中，改性碳纳米管通过以下方法制备所得：
a、将80重量份的碳纳米管加入到浓度为98％的浓硫酸溶液中，在80℃下反应1小时，离心过滤，用蒸馏水清洗至pH为5-6；
b、加入60重量份滑石粉、20重量份环糊精、20重量份对甲苯磺酸，搅拌混合40分钟，再加入20重量份十六烷基三甲基溴化钠继续搅拌反应10分钟，过滤、洗涤、干燥，即得所述改性碳纳米管。
一种高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，送入球磨机中研磨成100-200目颗粒，加入总量1倍自来水，搅拌均匀得到浆料；
(2)按重量份将改性剑麻纤维加入4倍量的去离子水，超声分散10分钟，然后按重量份加入改性碳纳米管，加热搅拌反应40分钟，得到混合悬浮液，按重量份边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，继续反应60分钟，得到混合浆料；
(3)将步骤(1)中的浆料和步骤(2)中的混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体；
(4)将砖胚体放入蒸养室进行抽真空，然后通入蒸汽2小时，使蒸养室内的温度升至190℃，压力达到16MPa，保持恒定7小时；
(5)从蒸养室中均匀地放出蒸汽，使蒸养室内的温度降至70℃以下，出釜，放置28-30天即得。
实施例4
石膏粉50份，废旧陶瓷粉40份，硅藻土30份，膨胀蛭石20份，无机凝胶20份，改性蕉麻纤维15份，改性碳纳米管10份，羟乙基纤维素10份，纳米氧化锌8份，聚芳基醚酮5份，水145份；
其中，改性蕉麻纤维通过如下方法制备所得：将蕉麻纤维放入质量分数为15％的柠檬酸溶液中超声清洗8分钟，用水清洗、干燥；将干燥后的蕉麻纤维加入到表面改性剂中，在60℃反应12分钟，清洗、干燥，即得改性蕉麻纤维；其中，表面改性剂按重量份计，由以下组分的原料组成：20份聚乙烯醇，15份环糊精，10份聚乙烯亚胺，150份无水乙醇；
其中，改性碳纳米管通过以下方法制备所得：
a、将80重量份的碳纳米管加入到浓度为98％的浓硫酸溶液中，在70℃下反应1.5小时，离心过滤，用蒸馏水清洗至pH为5-6；
b、加入60重量份滑石粉、20重量份环糊精、15重量份对甲苯磺酸，搅拌混合30分钟，再加入20重量份十六烷基三甲基溴化钠继续搅拌反应20分钟，过滤、洗涤、干燥，即得所述改性碳纳米管。
一种高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，送入球磨机中研磨成100-200目颗粒，加入总量0.5倍自来水，搅拌均匀得到浆料；
(2)按重量份将改性蕉麻纤维加入5倍量的去离子水，超声分散20分钟，然后按重量份加入改性碳纳米管，加热搅拌反应30分钟，得到混合悬浮液，按重量份边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，继续反应60分钟，得到混合浆料；
(3)将步骤(1)中的浆料和步骤(2)中的混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体；
(4)将砖胚体放入蒸养室进行抽真空，然后通入蒸汽2小时，使蒸养室内的温度升至190℃，压力达到15MPa，保持恒定8小时；
(5)从蒸养室中均匀地放出蒸汽，使蒸养室内的温度降至70℃以下，出釜，放置28-30天即得。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：石膏粉40-60份，废旧陶瓷粉30-50份，硅藻土30-40份，膨胀蛭石20-30份，无机凝胶10-20份，改性植物纤维10-15份，改性碳纳米管8-15份，羟乙基纤维素5-10份，纳米氧化锌5-10份，聚芳基醚酮1-5份，水适量。
2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，以重量份计，包括如下原料：石膏粉50份，废旧陶瓷粉45份，硅藻土35份，膨胀蛭石25份，无机凝胶15份，改性植物纤维12份，改性碳纳米管10份，羟乙基纤维素8份，纳米氧化锌6份，聚芳基醚酮3份，水190份。
3.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，所述改性植物纤维中的植物纤维包括黄麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、蕉麻纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，所述改性植物纤维通过如下方法制备所得：将植物纤维放入质量分数为10-15％的柠檬酸溶液中超声清洗5-10分钟，用水清洗、干燥；将干燥后的植物纤维加入到表面改性剂中，在50-80℃反应5-15分钟，清洗、干燥，即得改性植物纤维。
5.根据权利要求4所述的高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，所述表面改性剂按重量份计，由以下组分的原料组成：15-20份聚乙烯醇，10-20份环糊精，10-15份聚乙烯亚胺，100-200份无水乙醇。
6.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，所述改性碳纳米管包括如下重量份的原料：碳纳米管60-80份、滑石粉40-60份、十六烷基三甲基溴化钠15-20份，环糊精10-20份、对甲苯磺酸10-20份。
7.根据权利要求6所述的高强度耐腐蚀加气砖，其特征在于，所述改性碳纳米管通过以下方法制备所得：
a、将60-80重量份的碳纳米管加入到浓度为98％的浓硫酸溶液中，在60-80℃下反应1-2小时，离心过滤，用蒸馏水清洗至pH为5-6；
b、按重量份加入滑石粉、环糊精、对甲苯磺酸，搅拌混合20-40分钟，再加入十六烷基三甲基溴化钠继续搅拌反应10-20分钟，过滤、洗涤、干燥，即得所述改性碳纳米管。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份将石膏粉、废旧陶瓷粉、硅藻土、膨胀蛭石混合，送入球磨机中研磨成100-200目颗粒，加入总量0.5-1倍自来水，搅拌均匀得到浆料；
(2)按重量份将改性植物纤维加入3-5倍量的去离子水，超声分散10-20分钟，然后按重量份加入改性碳纳米管，加热搅拌反应20-40分钟，得到混合悬浮液，按重量份边搅拌边加入无机凝胶、羟乙基纤维素、纳米氧化锌、聚芳基醚酮，继续反应30-60分钟，得到混合浆料；
(3)将步骤(1)中的浆料和步骤(2)中的混合浆料依次倒入模具中，得到砖胚体；
(4)将砖胚体放入蒸养室进行抽真空，然后通入蒸汽1.5-2小时，使蒸养室内的温度升至160-190℃，压力达到14-16MPa，保持恒定7-9小时；
(5)从蒸养室中均匀地放出蒸汽，使蒸养室内的温度降至70℃以下，出釜，放置28-30天即得。
9.根据权利要求8所述的高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述超声频率为20-50kHz，搅拌速度为300-800r/min。
10.根据权利要求8所述的高强度耐腐蚀加气砖的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热温度为60-80℃。
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